L'osmose inverse élimine les contaminants de l'eau d'alimentation ou de l'eau non filtrée lorsque la pression la force à travers une membrane semi-perméable. Pour fournir de l'eau potable propre, l'eau passe du côté le plus concentré de la membrane RO vers le côté le moins. L’eau douce produite est appelée eau pure infiltrée. L’eau concentrée restante est appelée eaux usées ou saumure.

Une membrane semi-perméable possède de petits pores qui pourraient bloquer les contaminants mais permettre aux molécules de circuler. En osmose, l’eau devient plus concentrée à mesure qu’elle traverse la membrane pour obtenir un équilibre des deux côtés. L'osmose inverse empêche les contaminants de pénétrer dans le côté le moins concentré de la membrane. Par exemple, lorsqu’une pression est appliquée à l’eau salée lors de l’osmose inverse, le sel reste et seule de l’eau propre s’écoule.